在基础研究的前沿领域，由氢负（Hydride）稳定的金属纳米团簇因其独特的性质而格外引人注目。它们不仅在构建和稳定具有特殊结构的纳米体系方面发挥着关键作用，而且为金属纳米团簇的功能化提供了有效途径。尽管在相关研究中已取得显著进展，富含氢负的金属纳米团簇依然面临着两个根本性问题。其一是合成难题。成功制备出高核且掺杂氢负的铜纳米团簇，仍然被认为是极具挑战性的工作。其二是电子结构与稳定性。含有氢负的金属纳米团簇通常表现出亚稳态，这导致解析具有大量自由电子的氢负团簇十分困难。

近日，在前期关于金属纳米团簇的合成以及性质探究的工作基础上（https://www.x-mol.com/groups/shenhuiketizu/publications）,内蒙古大学沈慧研究员团队与厦门大学郑南峰院士团队和中国科学技术大学王嵩团队合作，成功合成并表征了世界首例含八个自由价电子的铜氢纳米团簇。相关成果发表在《Chemical Science》，题目为“Eight-Electron Copper-Hydride Nanoclusters: Synthesis, Structure, Alloying Chemistry and Photoluminescence”，内蒙古大学为该论文第一单位。

在这项研究中，作者团队详细阐述了一种新型金属纳米团簇[Cu₄₇(PhSe)₁₅(PPh₃)₅(CF₃COO)₁₂H₁₂]（下文简称Cu₄₇H₁₂）的合成过程、结构测定方法、电子结构分析结果以及合金化学性质。其合成采用高产的一锅法，在硒醇配体的作用下还原铜盐，借助这一方法，研究人员得以对该团簇的组成成分、纯度水平、结构特征及电子特性展开全面且深入的表征。尤为值得关注的是，当将外部银离子引入该团簇进行合金化时，成功生成了一组全新的金属纳米团簇，[(CuAg)₄₇(PhSe)₁₈(PPh₃)₆(CF₃COO)₁₂H₆]³⁺（下文简称(CuAg)₄₇H₆），其分子结构展现出前所未有的新颖性。值得一提的是，Cu₄₇H₁₂与(CuAg)₄₇H₆这两种团簇均具备独特的光致发光特性，可实现双重、三重甚至四重发射。

本研究工作实现了两项首创性成果。其一，成功提出了具有八个自由价电子的铜氢纳米团簇，此乃科学界长期以来追求的目标；其二，首次制备出由硒醇稳定、含有氢负的银/铜纳米团簇，这一成果为探索具有独特结构与性质的类似纳米团簇注入了新的活力，有望推动相关领域的深入研究。此外，本研究还揭示了富含自由价电子的铜氢纳米团簇所具备的一些出人意料的性质，为理解这类纳米材料的特性提供了新的视角。该工作得到了国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、内蒙古大学“骏马计划”及内蒙古青年科技人才发展项目的大力支持。

【文章链接】

Eight-Electron Copper-Hydride Nanoclusters: Synthesis, Structure, Alloying Chemistry and Photoluminescence

Jing Sun,^a† Jiahe Liu,^b† Hai-Feng Su,^c† Simin Li,^a Xiongkai Tang,^c Zhenlang Xie,^d Zhen Xu,^c Wenya Jiang,^e Jianyu Wei,^e Xuekun Gong,^a Ayisha He,^a Song Wang,*^b De-en Jiang,^f Nanfeng Zheng,*^cg and Hui Shen*^a

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2025/SC/D4SC08547G